DE2513223B2 - Vorrichtung zum Anzeigen von Mineralölprodukten - Google Patents

Vorrichtung zum Anzeigen von Mineralölprodukten

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anzeigen von Mineralölprodukten, die unkontrolliert aus Rohren od. dgl. entweichen, wobei zwei mit einer Spannungsquelle und einer Anzeigeeinrichtung verbundene elektrische Leiter im Bereich unterhalb des zu kontrollierenden Rohres im Erdreich parallel verlegt sind und gegeneinander durch ein wasserundurchlässiges und für die Mineralölprodukte durchlässiges Material isoliert sind.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 29 118 bekannt. Aus dieser Druckschrift ist es bekannt, daß zwei mit einer Stromquelle und einer Anzeigeeinrichtung verbundene elektrische Leiter im Erdreich parallel verlegt und mit einem Material isoliert sind, welches zwar wasserunempfindlich, jedoch öldurchdringungsfähig ist. Als Isoliermaterial wird bei dieser bekannten Vorrichtung ein Stoff verwendet, der aus Stearaten, aus Stearinsäure und Metallen als auftragsfähige Paste unter Verwendung von leicht verdunstfähigen Lösungsmitteln wi-2 Isopropylalkohol hergestellt ist. Die aus dieser Druckschrift bekannten Maßnahmen reichen jedoch nicht aus, eine für die Praxis brauchbare, gerätetechnische Anordnung zu liefern, welche hinreichend exakt und zuverlässig arbeitet.
Weiterhin ist es aus der US-Patentschrift 37 10 244 bekannt, das Eindringen von Feuchtigkeit in sehr lange Kabel dadurch zu verhindern, daß als Isolator Polyäthylen verwendet wird.
Weiterhin ist aus der französischen Patentschrift 13 77 519 eine Anordnung bekannt, bei welcher zwei voneinander getrennt; parallele Drähte vorhanden sind, die in einem Material eingebettet sind, welches an ein zu kontrollierendes Rohr anzukleben ist. Bei dieser bekannten Einrichtung wird eine Veränderung des Widerstandes zwischen diesen beiden Drähten dazu verwendet, ein Leck in der Leitung anzuzeigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders betriebssichere und außerordentlich zuverlässig funktionierende Vorrichtung zum Anzeigen von Mineralölprodukten der eingangs näher genannten Art zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß ein Koaxialkabel vorgesehen ist, bei welchem das isolierende Material zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter angeordnet ist, daß der Außenraum des Außenleiters durch ein faseriges Band abgedeckt ist, welches mit einem öllöslichen Antikorrosionsmaterial imprägniert ist, welches gegen Wasser widerstandsfähig ist und wendelförmig aufgewickelt ist, daß das durchlässige isolierende Material Polytetrafluoräthylen ist, welches zu einer porösen durchlässigen Folie mit einem Aufbau mit offenen Zellen verarbeitet ist, der einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 0,5 bis 5,0 Mikron und eine Porosität von 85 bis 95% aufweist, und daß die Veränderung der elektrostatischen Kapazität zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter beim Eindringen eines Mineralölproduktes auf der Anzeigeeinrichtung zur Anzeige bringbar ist.
Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß eine besonders exakte und eine besonders zuverlässige Einrichtung zur Verfügung steht, welche in selektiver Weise gegen bestimmte Umwelteinflüsse unempfindlich ist und beim Auftreten spezieller Stoffe ein Signal gibt. Die erfindungsgemäße Meßkabelanordnung ist nämlich gegen Feuchtigkeit und ähnliche Einflüsse vollkommen unempfindlich, während hingegen beim Auftreten von Mineralölprodukten zwar auch keine Beschädigung der Meßkabelanordnung auftritt, jedoch die Möglichkeit geboten ist, ein bestimmtes Meßsignal zu liefern.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
Fi g. 1 eine Teildarstellung eines Fluidleck-Detektorkabels gemäß der Erfindung in teilweise weggebrochener Darstellung, um den inneren Aufbau zu veranschaulichen,
F i g. 2 eine schematische Darstellung einer typischen Installation, bei welcher das erfindungsgemäße Fluidleck-Detektorkabel unterirdisch verlegt ist.
Fig. 3 eine Wellenform auf dem Bildschirm einer
Kathodenstrahlröhre, welche in dem Fluidleck-Detektorsystem gemäß der Erfindung angeordnet ist, wobei die Wellenform anzeigt, daß keine Unregelmäßigkeit im Kabel vorhanden ist,
Fi g.4 eine Wellenform, welche eine Veränderung in der elektrostatischen Kapazität des Kabels anzeigt,
F i g. 5 eine Wellenform, welche einen Kurzschluß im Kabel angibt,
F i g. 6 eine Wellenform, welche einen gebrochenen Leiter im Kabel anzeigt, und
F i g. 7 eine Wellenform, welche eine Induktionsstörung im Kabel anzeigt.
Gemäß F i g. 1, in welcher ein Ausführungsbeispiel als Koaxialkabel ausgebildet ist, ist mit dem Bezugszeichen 1 ein elektrischer Innen-Leiter bezeichnet, der beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium besteht. Mit 2 ist eine elektrische Isolation aus Polyäthylen oder Polytetrafluoräthylen bezeichnet, wobei diese Isolation nur als Beispiel erwähnt ist, und mit 3 ist eine Packung bzw. Umhüllung bezeichnet, weiche dazu dient, Erdöl oder ein anderes Leckfluid aufzuhalten, welches in das Kabel eingedrungen ist. Die Packung 3 ist von einer Schicht abgedeckt, die aus weichen Kupferdrähten besteht, die zu einer netzartigen Anordnung geflochten sind, welche einen Außenleiter 4 bilden. Dieser Leiter ermöglicht das Eindringen des Leckfluids in das Kabel und dient auch als Abschirmung gegen die Induktion von dem äußeren elektrischen Feld. Der Außenleiter 4 ist seinerseits durch eine als Antikorrosionshülle ausgebildetes faseriges Band 5 abgedeckt, welches nur das Leckfluid wie Erdöl hindurchläßt, während das Grundwasser abgehalten wird. Wenn das Fluid, dessen Leck ermittelt werden soll, Erdöl oder dergleichen ist, besteht die Antikorrosionshülle aus einem faserigen Band 5, welches mit einem öllöslichen Antirostmaterial imprägniert ist, beispielsweise mit Teer oder Vaseline, welches gegen Wasser und Chemikalien beständig ist, wobei das Band um den Außenleiter spiralenförmig herumgelegt ist. In einer alternativen Ausführungsform kann das faserige Band 5 ein Kupfer- oder ein Eisenband sein, welches wendelförmig um den Leiter herumgelegt ist, oder die Hülle kann die Form einer durchlässigen plastischen Folie haben, welche in spezieller Weise derart behandelt wurde, daß sie in hohem Maße wasserabweisend ist und nur für öl dergleichen durchlässig ist. Beispielsweise kann eine poröse, durchlässige Folie auch aus Polytetrafluorethylen verwendet werden, welches zu einer Anordnung mit offenen Zellen expandiert wurde und eine durchschnittliche Porengröße von 0,5 bis 5,0 Mikron sowie eine Porosität von 85 bis 95% aufweist. Die Antikorrosionshülle wird durch eine äußerste Abdeckung 6 oder eine Abschirmung aus Metalldrähten oder einem synthetischen Fasernetz geschützt.
Gemäß Fi g. 2 wird das Fluid aus einem Speicherbehälter 7 mit Hilfe einer Pumpe 9 in einen Aufnahmebehälter 8 gefördert, und zwar durch eine Rohrleitung 10. Ein Fluidleck-Detektorkabel 11 mit dem oben beschriebenen Aufbau wird zweckmäßigerweise unterirdisch zwischen den Behältern 7 und 8 entlang der Rohrleitung 10 derart verlegt, daß das Kabel möglichst nahe an der Rohrleitung liegt, beispielsweise auf einem Abstand von 100 mm, so daß irgendein Leck des Fluids unverzüglich ermittelt werden kann. Wo es erforderlich ist, kann ein Schutzboden 14 unter der Rohrleitung 10 und dem Kabel U angeordnet werden, um die Ausbreitung eines Leckfluids zu verhindern. Ein Kabelmonitor 12, welcher beispielsweise vom Impulsreflexionstyp ist, ist zwischen dem Innenleiter 1 und dem Außenleiter 4 des Kabels angeordnet. Von diesem Monitor 12 wird ein elektrischer Impuls in den Innenleiter 1 ausgesandt, und die reflektierte Welle des Impulses wird auf einer als Kathodenstrahlröhre ausgebildeten Anzeigeeinrichtung 13 des des Monitors 12 angezeigt.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung erläutert. Solange die Rohrleitung 10 unversehrt ist und das Fluid aus dem Speicherbehälter 7 zum Aufnahmebehälter 8 durch die Leitung geführt wird, wird jeder elektrische Impuls, welcher durch den Monitor 12 übertragen wird, durch das gegenüberliegende Ende des Innenleiters 1 reflektiert und kommt zur Ausgangsseite zurück. Die Kathodenstrahlröhre 13 zeigt das Echo an, welches Spitzen am Anfang und am Ende aufweist, wie es in der F i g. 3 dargestellt ist. Diese Anzeige bedeutet, daß über die gesamte Länge L der Rohrleitung 10 keine Unregelmäßigkeit vorhanden ist. Wenn am Punkt Pder Rohrleitung ein Fluidleck auftritt, löst das Fluid den Teer oder die Vaseline auf, womit die Antikorrosionshülle 5 imprägniert ist, oder das Fluid geht durch die durchlässige Plastikfolie hindurch und gelangt von dort durch den Außenleiter 4 in die Packung 3, was von Fall zu Fall unterschiedlich sein kann. Dadurch wird eine lokale Veränderung in der elektrostatischen Kapazität zwischen dem Innenleiter 1 und dem Außenleiter 4 des ICabels erzeugt. Dann werden elektrische Impulse von dem Monitor 12 in den Innenleiter 1 übertragen. Jeder Impuls wird teilweise durch den Leckpunkt wegen dessen veränderter Kapazität reflektiert. Folglich wird das Leck auf der Kathodenstrahlröhre gemäß F i g. 4 in Form einer Wellenform angezeigt, welche einen Zyklus von kleinen Spitzen aufweist, erst auf einer Minusseite, wodurch der Leckpunkt und der Bereich oder die Entfernung / zwischen dem Instrument und dem Zielpunkt angegeben werden. Falls ein dielektrischer Durchschlag in der Isolierung 2 erfolgt, kommt es zwischen dem Innenleiter 1 und dem Außenleiter 4 zu einem Kurzschluß, welcher zu einer negativen Spitze in der Wellenform auf der Kathodenstrahlröhre führt, wie es in der Fig.5 dargestellt ist.
Die F i g. 6 zeigt die Kathodenstrahlröhrenanzeige eines Bruchs im Innenleiter 1 am Punkt P, und zwar in Form einer positiven Spitze.
Die Fi g. 7 zeigt eine Veränderung in der Induktivität an demselben Punkt, wobei in diesem Falle ein Zyklus von kleinen Einschnitten auftritt, und zwar zuerst auf der positiven Seite.
Wenn die elektrische Isolation 2 im Begriff ist, einen elektrischen Durchbruch zu erleiden, so ist es möglich, daß elektrische Impulse mit allmählich anwachsenden Spannungen nacheinander von einem Ende des Kabels ausgesendet werden, wobei das Übergangsphänomen eines dielektrischen Durchbruchs visuell auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre oder einer ähnlichen Einrichtung am anderen Ende des Kabels zu beobachten ist. Auf diese Weise kann ein ähnlicher Effekt erreicht werden, wie er bei der Verwendung des Monitors 12 abzuleiten ist. Weiterhin ist es auch möglich, die oben beschriebene analoge Darstellung durch eine digitale Darstellung zu ersetzen, so daß der Bereich bis zum Punkt, an welchem der Fehler auftritt, auf einem Zähler dargestellt werden kann.
In der Praxis hat sich die Erfindung insbesondere in der oben beschriebenen Weise bewährt. Auf eine geeignete Auswahl der Packung 3 ist jedoch eine große Sorgfalt zu verwenden, weil nämlich dann, wenn das Leckfluid nur in den Raum zwischen dem Innenleiter
und dem Außenleiter des Kabels eindringt, die Veränderung in der elektrostatischen Kapazität zwischen den Leitern, d. h. die Veränderung in dem Wellenwiderstand, geringer ist als dann, wenn die Leiter kurzgeschlossen werden oder wenn einer der Leiter unterbrochen ist. Genauer gesagt, wenn das Fluid, dessen Leck erkannt werden soll, eine hohe Dielektrizitätskonstante (μ) aufweist, wenn beispielsweise Wasser (μ = 8\), Älhylenglykol (μ = 37,7) oder Methylalkohol (μ = 33,2) zu verarbeiten sind, kann die eindringende Flüssigkeit eine verhältnismäßig große Veränderung im Wellenwiderstand herbeiführen, und somit gibt eine Packung 3 aus Jute in geeigneter Weise reflektierte Wellen. Für eine Leckermittlung bei einem Fluid mit geringer Dielektrizitätskonstanten wie öl oder dergleichen (μ = 2 bis 3) ist es erforderlich, eine Packung aus einem Material mit dem niedrigsten //-Wert oder aus einem Material wie Luft (μ=1) zu verwenden. Dies könnte dadurch geschehen, daß möglichst wenig Packungsmaterial verwendet wird, beispielsweise dadurch, daß Scheiben aus Polyäthylen oder einem ähnlichen Material in regelmäßigen Intervallen auf dem Innenleiter 1 angebracht werden oder daß ein Band aus einem solchen Material wendelförmig und auf Abstand auf den Inncnleitcr gewickelt wird, um ein Koaxialkabel mit Lücken zu bilden, jedoch ist ein Kabel, welches einfach mit Lücken in der oben beschriebenen Weise ausgestattet wird, deshalb nicht sehr praktisch, weil es eine unzureichende mechanische Festigkeit aufweist und die Möglichkeit besteht, daß Wasser in die Zwischenräume eindringt und mit seiner verhältnismäßig hohen Dielektrizitätskonstanten den Wellenwiderstand des Kabels ungünstig beeinflußt. Dieses Problem wird durch die Verwendung einer porösen durchlässigen Folie aus Plastikmaterial mit einer Struktur mit offenen Zellen als elektrische Isolation 2 gelöst, wobei dieses Material stark wasserabweisend ist und nur für Erdöl oder dergleichen durchlässig ist. Die Isolation 2, welche in dieser Weise hergestellt wird, kann auch als Packung 3 verwendet werden. Die poröse, durchlässige Folie mit offenen Zellen bzw. Poren kann aus Polytetrafluoräthylen hergestellt werden, welches eine durchschnittliche Porengröße von 0,5 bis 50 Mikron und eine Porosität von 85 — 95% aufweist. Die Folie weist eine Dielektrizitätskonstante auf, welche in der Nähe von derjenigen von Luft liegt (μ= 1), und folglich ist das Fluidleck-Detektorkabel, welches diese Folie als Kombination aus Isolation 2 und der Packung 3 verwendet, in hohem Maß durchlässig für Erdöl oder dergleichen und ist wasserabstoßend.
Folglich wird dann, wenn das Fluidleck-Detektorkabel mit dem oben beschriebenen Aufbau von öl durchdrungen wird, ein elektrischer Impuls von dem Monitor 12 des Impulsreflexionstyps übertragen, welcher an ein Ende des Kabels angeschlossen ist. Dadurch wird es für das Bedienungspersonal ermöglicht, eine deutliche Anzeige der reflektierten Welle zu beobachten.
Beispiel
Ein Koaxialkabel des in der F i g. 1 veranschaulichten Aufbaus wurde hergestellt, indem ein Innenleiter 1 mit einem Durchmesser von 2,6 mm und ein Außenleiter 4 mit einem Durchmesser von 5 mm verwendet wurden, wobei der Abstand zwischen den zwei Leitern etwa
2n 1,2 mm betrug. Der Zwischenraum wurde mit einer porösen durchlässigen Folie aus Plastikmaterial ausgefüllt, wie es oben bereits beschrieben wurde, anstatt mit einer elektrischen Isolation 2 und einer Packung 3. Der Außenleiter 4 wurde außen mit einer durchlässigen Folie mit 1 mm Dicke abgedeckt, um eine Hülle oder eine Umhüllung zu bilden. Das auf diese Weise hergestellte Kabel wurde in Längen von 10 cm zerschnitten, und die auf diese Weise erhaltener Versuchsproben wurden in verschiedene Bäder aus
so Methyläthylketon (MEK), Benzin, Kerosin, Heizöl der Gütestufe A und Wasser eingetaucht. Jede Probe wurde an ein Impulsprüfgerät angeschlossen, und es wurde die Zeit gemessen, die zur Beobachtung der reflektierter Welle jedes Impulses nach dessen Übertragung erforderlich war.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengefaßt:
Tabelle
Versuehsfluid
Erforderliche Zeit
MEK
Benzin
Kerosin
Heizöl, A
Wasser
10 Sekunden
15 Sekunden
40 Sekunden
3 Minuten
unendlich
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Anzeigen von Mineralölprodukten, die unkontrolliert aus Rohren od. dgl. entweichen, wobei zwei mit einer Spannungsquelle und einer Anzeigeeinrichtung verbundene elektrische Leiter im Bereich unterhalb des zu kontrollierenden Rohres im Erdreich parallel verlegt sind und gegeneinander durch ein wasserundurchlässiges und für die .Mineralölprodukte durchlässiges Material isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Koaxialkabel (1 bis 6) vorgesehen ist, bei welchem das isolierende Material zwischen dem Innenleiter (1) und dem Außenleiter (4) angeordnet ist, daß der Außenraum des Außenleiters (4) durch ein faseriges Band (5) abgedeckt ist, welches mit einem öllöslichen Antikorrosionsmaterial imprägniert ist, welches gegen Wasser widerstandsfähig ist und wendelförmig aufgewickelt ist, daß das durchlassige isolierende Material Polytetrafluorethylen ist, welches zu einer porösen durchlässigen Folie mit einem Aufbau mit offenenen Zellen verarbeitet ist, der einen durchschnittlichen Porendurchmsser von 0,5 bis 5,0 Mikron und eine Porosität von 85 bis 95% aufweist, und daß die Veränderung der elektrostatischen Kapazität zwischen dem Innenleiter (1) und dem Außenleiter (4) beim Eindringen eines Mineralölproduktes auf der \nzeigeeinrichtung (13) zur Anzeige bringbar ist.
2. Vorrichtung zum Anzeigen von Mineralölprodukten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenraum des Außenleiters (4) durch Polytetrafluoräthylen abgedeckt ist.
3. Vorrichtung zum Anzeigen von Mineralölprodukten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenraum des Außenleiters (4) mit demselben Material abgedeckt ist, welches zwischen dem Innenleiter (1) und dem Außenleiter (4) angeordnet ist.
4. Vorrichtung zum Anzeigen von Mineralölprodukten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenraum des Außenleiters (4) aus einem Kupferband gebildet ist, welches schraubenförmig um den Außenleiter (4) herumgewickelt ist.
5. Vorrichtung zum Anzeigen von Mineralölprodukten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenraum des Außenleiters (4) aus einem Eisenband gebildet ist, welches schraubenförmig um den Außenleiter (4) herumgewickelt ist.
DE2513223A 1974-10-08 1975-03-25 Vorrichtung zum Anzeigen von Mineralölprodukten die unkontrolliert aus Rohren o.dgl. entweichen Expired DE2513223C3 (de)

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